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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 轎車制動(dòng)系設(shè)計(jì)
院 （系）
專業(yè)班級(jí)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
評(píng)閱教師
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明
本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對(duì)本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）：
年 月 日
摘 要
汽車已成為最主流的交通工具，它在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮出的作用是無與倫比的。高速公路的覆蓋率日益提高，汽車行駛速度的加快等等因素對(duì)汽車駕駛?cè)藛T及乘車人員的安全都會(huì)產(chǎn)生消極影響，同時(shí)也對(duì)汽車設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，尤其是對(duì)制動(dòng)系的研究設(shè)計(jì)。
汽車制動(dòng)系是整輛汽車中最為重要的系統(tǒng)之一。因?yàn)樗男阅苤苯佑绊懼{駛安全的重要問題。只有制動(dòng)性能良好、制動(dòng)系工作可靠的汽車才能充分發(fā)揮出其高速行駛的動(dòng)力性能并保證行駛的安全性。
本次名為轎車制動(dòng)系設(shè)計(jì)的課題目的在于通過深入了解學(xué)習(xí)當(dāng)前廣泛用于輕型轎車上的制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上分析并計(jì)算各類數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出制動(dòng)效果顯著，工作可靠性高，成本合理的制動(dòng)系統(tǒng)。盤式制動(dòng)器是目前應(yīng)用最為廣泛的制動(dòng)器結(jié)構(gòu)，無論是在它的制動(dòng)性能和結(jié)構(gòu)緊湊度上都比傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器有不小的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：汽車安全 制動(dòng)系統(tǒng) 盤式制動(dòng)器
Ⅰ
ABSTRACT
Car has been the mainstream traffic tools, the role played by cars is unique in the modern society. The factors such as Highway coverage is increasing day by day, the speed of cars is increasing and so on can produce negative influence on the driver and the safety of the driving, and at the same time, car designers is putted forward higher request, especially for study and design of brake system.
Car brake system is the one of the most important system in the whole car . Because it's performance directly affect on the safety of driving . Only the car with braking system which is good and reliable enough,it just can performance the high-speed dynamic driving and ensure the safety of the running.
The mission named designing brake system whose purpose is analysising of all kinds of data to design the brak system which has high work efficiency,reliability and economic cost thorough understanding and learning car brake system widely used in the current. Disc brake is the most widely used brake, it has more advantage than the traditional drum brake on braking performance and compact of structure.
Keywords: car safety brake system disc brake
Ⅱ
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………I
ABSTRACT……………………………………………………………………………II
1 緒論………………………………………………………………………………1
2 制動(dòng)系統(tǒng)與制動(dòng)器………………………………………………………………2
2.1 制動(dòng)系統(tǒng)分類……………………………………………………………2
2.1.1 按制動(dòng)系統(tǒng)功用分類…………………………………………………2
2.1.2 按制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)能源分類……………………………………………2
2.2 制動(dòng)器分類………………………………………………………………2
2.2.1 鼓式制動(dòng)器……………………………………………………………2
2.2.2 盤式制動(dòng)器……………………………………………………………5
2.2.3 駐車制動(dòng)器……………………………………………………………6
2.3 盤式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器比較…………………………………………7
3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………9
3.1 制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)………………………………………………………9
3.1.1 汽車相關(guān)原始參數(shù)……………………………………………………9
3.1.2 同步附著系數(shù)的確定…………………………………………………9
3.1.3 制動(dòng)時(shí)前后法向反力…………………………………………………10
3.2 制動(dòng)器相關(guān)計(jì)算…………………………………………………………11
3.2.1 確定前后輪制動(dòng)力矩分配系數(shù)………………………………………11
3.2.2 制動(dòng)器制動(dòng)力矩確定…………………………………………………11
3.2.3 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)確定……………………………………………13
3.2.4 制動(dòng)盤所需的壓緊力…………………………………………………13
3.3 制動(dòng)器主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………13
4 液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………15
4.1 液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形式選擇…………………………………………………15
4.2 制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng)…………………………………………………16
4.3 制動(dòng)輪缸直徑與工作容積計(jì)算…………………………………………18
4.4 制動(dòng)主缸直徑與工作容積計(jì)算…………………………………………18
4.5 制動(dòng)踏板力與踏板行程…………………………………………………19
4.5.1 制動(dòng)踏板力……………………………………………………………19
4.5.2 制動(dòng)踏板行程…………………………………………………………19
5 制動(dòng)性能分析……………………………………………………………………21
5.1 制動(dòng)減速度與制動(dòng)距離…………………………………………………21
5.2 制動(dòng)襯塊的磨損特性計(jì)算………………………………………………21
5.3 駐車制動(dòng)計(jì)算……………………………………………………………22
結(jié)論…………………………………………………………………………………24
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………25
致謝…………………………………………………………………………………26
1 緒論
汽車制動(dòng)器是汽車上的關(guān)鍵的組成部分之一，其性能的好壞直接關(guān)系到汽車的安全性，可靠性，制動(dòng)噪音的高低直接影響到人類的生存環(huán)境。因此，設(shè)計(jì)、研究制動(dòng)性能優(yōu)良，噪音低的制動(dòng)器就成為汽車安全設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。目前最主流的汽車制動(dòng)器還是盤式制動(dòng)器，尤其是浮鉗盤式制動(dòng)器，可是隨著人們對(duì)制動(dòng)性能的要求不斷提高，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)中開始加入了大量的電子控制系統(tǒng)。雖然這些高科技制動(dòng)系統(tǒng)只是應(yīng)用于高檔轎車?yán)铮俏磥砥囍苿?dòng)系統(tǒng)大的發(fā)展方向肯定是高度智能化的電子控制制動(dòng)系統(tǒng)。
制動(dòng)器是制動(dòng)系中用以產(chǎn)生阻礙車輛的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的重要部件。其結(jié)構(gòu)及各個(gè)參數(shù)、尺寸的不恰當(dāng)選擇將直接影響制動(dòng)性能和壽命，甚至?xí)a(chǎn)生制動(dòng)噪音污染環(huán)境。
盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般流程為：在有關(guān)的整車總布置參數(shù)確定之后，參考已有的同等級(jí)汽車的同類型制動(dòng)器，初選制動(dòng)器的主要參數(shù)，并據(jù)以進(jìn)行制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行制動(dòng)力矩和磨損性能的驗(yàn)算，并與所要求的數(shù)據(jù)比較，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
制動(dòng)盤是最重要的零件之一，其結(jié)構(gòu)型式和性能對(duì)制動(dòng)性能影響很大，它的作用是通過與制動(dòng)塊的摩擦作用而把動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，制?dòng)盤吸收部分熱能并釋放給大氣。制動(dòng)鉗體及其支架有高的強(qiáng)度和剛度。鉗體中有加工出制動(dòng)油缸?；钊设T鋁合金或鋼制造。為了提高耐磨損性能．活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。制動(dòng)鉗中裝有橡膠密封圈以實(shí)現(xiàn)間隙的自動(dòng)調(diào)整及防止液壓油外泄。制動(dòng)襯塊采用長(zhǎng)圓形，其大部分面積被活塞和制動(dòng)鉗壓住，以免卷角引起尖叫聲。
本設(shè)計(jì)主要是對(duì)輕型轎車盤式制動(dòng)器的主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對(duì)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)、部件的深入學(xué)習(xí)了解之后，對(duì)各制動(dòng)工況進(jìn)行分析。對(duì)主要組件制動(dòng)襯塊、制動(dòng)鉗總成、制動(dòng)盤進(jìn)行設(shè)計(jì)并利用制圖軟件繪制裝配圖和零件圖。
30
2 制動(dòng)系統(tǒng)與制動(dòng)器
2.1 制動(dòng)系統(tǒng)的分類
制動(dòng)系統(tǒng)是由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的。
2.1.1按制動(dòng)系統(tǒng)的功用分類
1）行車制動(dòng)系統(tǒng)-使行駛中的汽車減低速度甚至停車的一套裝置。它是在行車過程中經(jīng)常使用的。
2）駐車制動(dòng)系統(tǒng)-使已停駛的汽車駐留原地不動(dòng)的一套裝置，一般叫做手剎。
3）第二制動(dòng)系統(tǒng)-在行車制動(dòng)系統(tǒng)失效的情況下，保證汽車仍能實(shí)現(xiàn)減速或停車的一套裝置。在許多國(guó)家的制動(dòng)法規(guī)中規(guī)定，第二制動(dòng)系統(tǒng)也是汽車必須必備的。
4）輔助制動(dòng)系統(tǒng)-在汽車下長(zhǎng)坡時(shí)用以穩(wěn)定車速的一套裝置。
2.1.2按制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)能源分類
1）人力制動(dòng)系統(tǒng)-以駕駛員的肌體作為唯一制動(dòng)能源的制動(dòng)系統(tǒng)。
2）動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)-完全靠由發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢(shì)能進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)。
3）伺服制動(dòng)系統(tǒng)-兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)。
按照制動(dòng)能量的傳輸方式，制動(dòng)系統(tǒng)又可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式和電磁式等。
2.2制動(dòng)器分類
制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙車倆運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件，后一提法適用于駐車制動(dòng)器。凡利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面的摩擦作用產(chǎn)生制動(dòng)力矩的制動(dòng)器，都稱為摩擦制動(dòng)器。目前各類汽車所用的摩擦制動(dòng)器可分為鼓式和盤式兩大類。
2.2.1鼓式制動(dòng)器
鼓式制動(dòng)器有內(nèi)張型和外束型兩種。前者的制動(dòng)鼓以內(nèi)圓柱面為工作表面，在汽車上應(yīng)用非常廣泛；后者制動(dòng)鼓的工作表面則是外圓柱面，目前極少數(shù)汽車用做駐車制動(dòng)器。
內(nèi)張型鼓式制動(dòng)器都采用帶摩擦片的制動(dòng)蹄作為固定元件。位于制動(dòng)鼓內(nèi)部的制動(dòng)蹄在一端承受促動(dòng)力時(shí)，可繞其另一端的支點(diǎn)向外旋轉(zhuǎn)，壓靠到制動(dòng)鼓內(nèi)圓柱面上，產(chǎn)生摩擦力矩。凡對(duì)蹄端加力使蹄轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，統(tǒng)稱為制動(dòng)蹄促動(dòng)裝置。通常所說的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)張型鼓式結(jié)構(gòu)，鼓式制動(dòng)器按蹄的類型分為:
1) 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器
圖2-1為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的示意圖。制動(dòng)時(shí)，兩蹄1和2在制動(dòng)輪缸中液壓的作用下，各自繞其支撐銷3和4向外旋轉(zhuǎn)，緊壓到制動(dòng)鼓5上。解除制動(dòng)時(shí)，撤出液壓，兩蹄便在回位彈簧的作用下回位。
設(shè)汽車前進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)方向如圖中箭頭所示，沿箭頭方向看去前制動(dòng)蹄1的支撐點(diǎn)在其前端，制動(dòng)輪缸所施加的促動(dòng)力作用于其后端，因而該制動(dòng)蹄張開時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向一致。具有這種屬性的制動(dòng)蹄為領(lǐng)蹄。與此相反，后制動(dòng)鼓2的支撐點(diǎn)在后端，促動(dòng)力施加于前端，張開時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反。具有這種屬性的制動(dòng)蹄為從蹄。當(dāng)汽車倒車時(shí)，前制動(dòng)蹄1變成從蹄，而后制動(dòng)蹄2變成領(lǐng)蹄。這種在制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)時(shí)都有一個(gè)領(lǐng)蹄和一個(gè)從蹄制動(dòng)器稱為領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。
圖2-1 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器
1-領(lǐng)蹄 2-從蹄 3、4-支點(diǎn) 5-制動(dòng)鼓 6-制動(dòng)輪缸活塞
2）雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
如圖2-2所示，在制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器稱為雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。顯然，當(dāng)汽車倒車時(shí)這種制動(dòng)器的兩制動(dòng)蹄又都變?yōu)閺奶愎仕挚煞Q為雙向領(lǐng)蹄式制動(dòng)器。如圖所示，兩制動(dòng)蹄各用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)，兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸等機(jī)件在制動(dòng)底板上是以制動(dòng)底板中心作對(duì)稱布置的，因此，兩蹄對(duì)制動(dòng)鼓的作用的合力恰好相互平衡，故屬于平面式制動(dòng)器。
圖 2-2雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
1-制動(dòng)輪缸活塞 2-制動(dòng)蹄 3-支點(diǎn) 4-制動(dòng)鼓
3）雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
如圖2-3所示，在前進(jìn)制動(dòng)時(shí)，所有的制動(dòng)輪缸活塞都在液壓作用下向外移動(dòng)，將兩個(gè)制動(dòng)蹄壓靠到制動(dòng)鼓上。在制動(dòng)鼓的摩擦力矩作用下，兩蹄都繞車輪中心，按箭頭所示的車輪旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩輪缸活塞外端的支座推回，直到頂靠著輪缸端面為止。此時(shí)，兩輪缸的支座變成制動(dòng)蹄的支點(diǎn)，制動(dòng)器的工作情況便同雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器一樣。
倒車制動(dòng)時(shí)，摩擦力矩方向改變，使兩制動(dòng)蹄繞車輪中心你箭頭方向轉(zhuǎn)過一定角度，同時(shí)兩個(gè)制動(dòng)輪缸的另一個(gè)支座成為新的支點(diǎn)。這樣兩個(gè)制動(dòng)蹄仍然都是領(lǐng)蹄，其制動(dòng)效果與前進(jìn)制動(dòng)時(shí)完全一樣。
圖 2-3雙向雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器
4) 單向增力式制動(dòng)器
單向增力式制動(dòng)器如圖2-4所示兩蹄下端以頂桿相連接，第二制動(dòng)蹄支承在其上端制動(dòng)地板上的支承銷上，由于制動(dòng)時(shí)兩蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于一種非平衡式的制動(dòng)器。單向增力式制動(dòng)器在汽車前進(jìn)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)效能很高，且高于前述的各種制動(dòng)器，但在倒車制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)效能卻是最低的。因此，它用于少數(shù)輕、中型貨車和轎車上作為前輪制動(dòng)器。
圖 2-4 單向增力式制動(dòng)器
1-第一制動(dòng)蹄 2-支撐銷 3-制動(dòng)鼓 4-第二制動(dòng)蹄 5-頂桿 6-制動(dòng)輪缸
5）雙向增力式制動(dòng)器
將單向增力式制動(dòng)器的單活塞式輪缸換成雙活塞式輪缸，上端的支撐銷也作為兩蹄共用的支點(diǎn)，則稱為雙向增力式制動(dòng)器（如圖2-5所示），對(duì)雙向增力式制動(dòng)器來說不論汽車前進(jìn)制動(dòng)或倒退制動(dòng)，該制動(dòng)器均為增力式制動(dòng)器。其工作原理如同單向增力制動(dòng)器。
圖2-5 雙向增力制動(dòng)器
1-前制動(dòng)蹄 2-頂桿 3-后制動(dòng)蹄 4-制動(dòng)輪缸 5-支撐銷
2.2.2盤式制動(dòng)器
盤式制動(dòng)器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作的金屬圓盤，此圓盤稱為制動(dòng)盤。其固定元件則有多種結(jié)構(gòu)形式，大體上可分為兩類。
1）鉗盤式制動(dòng)器
鉗盤式制動(dòng)器又可分為定鉗盤式和浮鉗盤式兩類。
定鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗固定安裝在車橋上，既不能旋轉(zhuǎn)，也不能沿制動(dòng)盤軸線方向移動(dòng)，因而必須在制動(dòng)盤兩側(cè)的鉗體中都裝設(shè)制動(dòng)塊促動(dòng)裝置，以便分別將兩側(cè)的制動(dòng)塊壓向制動(dòng)盤。其工作原理如圖2-6。
圖 2-6 定鉗盤式制動(dòng)器
浮鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗一般設(shè)計(jì)得可以相對(duì)制動(dòng)盤軸向滑動(dòng)或擺動(dòng)它只在制動(dòng)盤的內(nèi)側(cè)設(shè)置液壓缸，外側(cè)的制動(dòng)塊附裝在鉗體上。其工作原理如圖2-7。
圖2-7 浮鉗盤式制動(dòng)器
2）全盤式制動(dòng)器
在重型和超重型載貨汽車上，要求有更大的制動(dòng)力，為此采用了全盤式制動(dòng)器。全盤式制動(dòng)器摩擦副的固定元件和旋轉(zhuǎn)元件都是圓盤形的，分別稱為固定盤和旋轉(zhuǎn)盤。
2.2.3駐車制動(dòng)器
按在汽車上安裝位置的不同，駐車制動(dòng)裝置分中央駐車制動(dòng)裝置和車輪駐車制動(dòng)裝置兩類。前者的制動(dòng)器安裝在傳動(dòng)軸上，稱為中央制動(dòng)器；后者和行車制動(dòng)裝置共用一套制動(dòng)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，已在轎車上得到普遍應(yīng)用。
圖 2-8 駐車制動(dòng)器
進(jìn)行駐車制動(dòng)時(shí)，將駕駛室中的手動(dòng)駐車制動(dòng)操縱桿拉到制動(dòng)位置，經(jīng)一些列杠桿和拉繩傳動(dòng)，將駐車制動(dòng)杠桿的下端向前拉，使之繞平頭銷轉(zhuǎn)動(dòng)，其中間支點(diǎn)推動(dòng)制動(dòng)推桿左移，將前制動(dòng)蹄推向制動(dòng)鼓。待前制動(dòng)蹄壓靠到制動(dòng)鼓上之后，推桿停止移動(dòng)，此時(shí)制動(dòng)杠桿繞中間支點(diǎn)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。于是制動(dòng)杠桿的上端向右移動(dòng)，使后制動(dòng)蹄壓靠到制動(dòng)鼓上，施以駐車制動(dòng)。其工作原理如圖2-8。
2.3盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器比較
盤式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)熱穩(wěn)定性好。一般是無自行增力作用。
2)水穩(wěn)定性好。浸水后效能降低較少，而且只須經(jīng)一兩次制動(dòng)即可恢復(fù)正常。
3)在輸出制動(dòng)力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較小。
4)制動(dòng)盤沿軸向的熱膨脹量極小，不會(huì)像制動(dòng)鼓的熱膨脹那樣使制動(dòng)器間隙明顯增加而導(dǎo)致制動(dòng)踏扳行程過大。
5)較易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整，其他保養(yǎng)修理作業(yè)也較簡(jiǎn)便。
與鼓式制動(dòng)器比較，盤式制動(dòng)器有如下缺點(diǎn)：
1）效能較低，故用于液壓制動(dòng)系時(shí)所需制動(dòng)促動(dòng)管路壓力較高，一班要用伺服裝置。
2）兼用于駐車制動(dòng)時(shí)，需要加裝的駐車制動(dòng)傳動(dòng)裝置較鼓式制動(dòng)器復(fù)雜，因而在后輪的應(yīng)用受到限制。
盤式制動(dòng)器將逐步取代鼓式制動(dòng)器，主要是由于盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)決定的。
盤式制動(dòng)器在液力助力下制動(dòng)力大且穩(wěn)定，在各種路面都有良好的制動(dòng)表現(xiàn)，其制動(dòng)效能遠(yuǎn)高于鼓式制動(dòng)器，而且空氣直接通過盤式制動(dòng)盤，故盤式制動(dòng)器的散熱性很好。但是盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)相對(duì)于鼓式制動(dòng)器來說比較復(fù)雜，對(duì)制動(dòng)鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價(jià)高于鼓式制動(dòng)器。
相對(duì)于盤式制動(dòng)器來說，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能和散熱性都要差許多，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。而且由于散熱性不好，鼓式制動(dòng)器存在熱衰退現(xiàn)象。當(dāng)然，鼓式制動(dòng)器也并非一無是處，它便宜，而且符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。
我們知道，高速行駛的轎車，由于頻繁使用制動(dòng)，制動(dòng)器的摩擦將會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使制動(dòng)器溫度急劇上升，這些熱如果不能很好地散出，就會(huì)大大影響制動(dòng)性能，出現(xiàn)所謂的制動(dòng)效能熱衰退現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。不過，當(dāng)今我們開的大部分轎車，采用的還不完全是盤式制動(dòng)器，而是前盤后鼓式混合制動(dòng)器(即前輪采用盤式制動(dòng)器、后輪采用鼓式制動(dòng)器)，這主要是出于成本上的考慮，同時(shí)也是因?yàn)槠囋诰o急制動(dòng)時(shí)，軸荷前移，對(duì)前輪制動(dòng)的要求比較大，一般來說前輪用了盤式制動(dòng)器就夠使了。當(dāng)然，前后輪都使用盤式制動(dòng)器是汽車制動(dòng)器大的發(fā)展方向。本次設(shè)計(jì)將選擇浮鉗盤式制動(dòng)器（前后輪均采用）為設(shè)計(jì)對(duì)象。
3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)
3.1.1 汽車相關(guān)主要參數(shù)
本次設(shè)計(jì)中所需要的汽車相關(guān)數(shù)據(jù)如表3.1。
表3.1汽車相關(guān)主要參數(shù)
編號(hào)
名稱
符號(hào)
數(shù)值
單位
備注
1
整備質(zhì)量（空載）
m0
1100
kg
2
前軸載荷（空載）
m01
671
Kg
3
后軸載荷（空載）
m02
429
Kg
4
質(zhì)心高度（空載）
hg0
616
mm
5
總質(zhì)量（滿載）
ma
1475
Kg
6
前軸載荷（滿載）
ma1
826
Kg
7
后軸載荷（滿載）
ma2
649
Kg
8
質(zhì)心高度（滿載）
hg
700
mm
9
軸距
L
2471
mm
10
滾動(dòng)半徑
rr
281
mm
11
輪胎規(guī)格
185/60 R14
3.1.2 同步附著系數(shù)的確定
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》688-689
1）當(dāng)時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是前輪先抱死，這是一種穩(wěn)定工況，但喪失了轉(zhuǎn)向能力；
2）當(dāng)時(shí)：制動(dòng)時(shí)總是后輪先抱死，這是容易發(fā)生后軸策劃而使汽車喪失方向穩(wěn)定性；
3）當(dāng)時(shí)：制動(dòng)時(shí)汽車前后輪同時(shí)抱死，是一種穩(wěn)定工況，但也喪失了轉(zhuǎn)向能力。
分析表明，汽車在同步系數(shù)為的路面上制動(dòng)（前后輪同時(shí)抱死）時(shí)，其制動(dòng)減速度為，即q=,q為制動(dòng)強(qiáng)度。而在其他附著系數(shù)的路面上制動(dòng)時(shí)，達(dá)到前輪或者后輪即將抱死的制動(dòng)強(qiáng)度q<,這表明只有在的路面上，地面的附著條件才可以得到充分利用。
國(guó)外有的文獻(xiàn)推薦滿載時(shí)的同步附著系數(shù)，轎車取；貨車取。綜上所述本設(shè)計(jì)中同步附著系數(shù)取為0.7。
3.1.3 制動(dòng)時(shí)前后輪的法向反力
圖3-1汽車制動(dòng)時(shí)受力情況
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》 P684公式與圖3-1所示的受力關(guān)系可得；
（3.1）
（3.2）
式中，,——各為質(zhì)心至前軸和后軸的距離；
——為軸距；
，，——前軸載荷，后軸和汽車總質(zhì)量。
空載時(shí)：
質(zhì)心至前軸的距離 ：
質(zhì)心至后軸的距離 ：
滿載時(shí)：
質(zhì)心至前軸的距離 ：
質(zhì)心至后軸的距離 ：
根據(jù) 《汽車設(shè)計(jì)》P686公式
（3.3）
（3.4）
式中，,——各為前軸和后軸的法向反力；
——汽車重量；
——軸距；
,——質(zhì)心至前軸和后軸的距離；
——路面的同步附著系數(shù)；
——質(zhì)心高度。
空載時(shí)：
前軸法向反力：
后軸法向反力：
滿載時(shí)：
前軸法向反力：
后軸法向反力：
3.2制動(dòng)器相關(guān)計(jì)算
3.2.1確定前后制動(dòng)力矩分配系數(shù)
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P689公式
（3.5）
空載時(shí)的制動(dòng)力矩分配系數(shù)
滿載時(shí)的制動(dòng)力矩分配系數(shù)
3.2.2制動(dòng)器制動(dòng)力矩確定
在汽車應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，假設(shè)前后輪同時(shí)抱死。
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P689公式，此時(shí)每個(gè)前輪所需的制動(dòng)力矩為:
（3.6）
式中，——前軸的法向反力；
——同步附著系數(shù)；
——輪胎有效半徑。
空載時(shí)：
滿載時(shí)：
因?yàn)?，所以有空載和滿載時(shí)的每個(gè)后輪所需的制動(dòng)力矩；。
3.2.3盤式制動(dòng)器的主要參數(shù)確定
1）制動(dòng)盤
制動(dòng)盤的直徑D為輪輞直徑的70%～79%。輪輞直徑d為14inx25.4=356mm。即，制動(dòng)盤直徑D的范圍為249.2mm～281.2mm，取270mm。
2）制動(dòng)盤厚度
制動(dòng)盤厚度對(duì)制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升有影響。為使質(zhì)量小些，制動(dòng)盤厚度不宜取得大；為了降低溫度，制動(dòng)盤厚度又不宜取得過小。制動(dòng)盤可以做成實(shí)心的，或者為了散熱通風(fēng)的需要在制動(dòng)盤中間鑄出通風(fēng)孔道。一般實(shí)心制動(dòng)盤厚度可取為10～20mm，通風(fēng)式制動(dòng)盤厚度取為20～50mm，采用較多的是20～30mm。在高速運(yùn)動(dòng)下緊急制動(dòng), 制動(dòng)盤會(huì)形成熱變形, 產(chǎn)生顫抖。為提高制動(dòng)盤摩擦面的散熱性能, 大多把制動(dòng)盤做成中間空洞的通風(fēng)式制動(dòng)盤, 這樣可使制動(dòng)盤溫度降低20%～30%。本次設(shè)計(jì)采用通風(fēng)式制動(dòng)盤，厚度為25 mm。
3）摩擦襯塊的尺寸
根據(jù)制動(dòng)盤直徑可確定出摩擦襯塊的外半徑R2=130mm。摩擦襯塊的外半徑R2與內(nèi)半徑R1的比值應(yīng)小于1.5，原因在于若比值較大的話，制動(dòng)時(shí)襯塊外緣與內(nèi)測(cè)的圓周速度相差較大，磨損不均勻，最終導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。所以取R1的值為90mm。本次設(shè)計(jì)中摩擦襯塊形狀選擇扇形，如圖3-2。
圖3-2 摩擦襯塊
4）摩擦襯塊的摩擦系數(shù)
選擇摩擦片時(shí)不僅希望其摩擦系數(shù)要高些，更要求其熱穩(wěn)定性要好，受溫度和壓力的影響要小。不能單純地追求摩擦材料的高摩擦系數(shù)，應(yīng)提高對(duì)摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性和降低制動(dòng)器對(duì)摩擦系數(shù)偏離正常值的敏感性的要求，后者對(duì)蹄式制動(dòng)器是非常重要的。各種制動(dòng)器用擦材料的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值為0.3～0.5，少數(shù)可達(dá)0.7。一般說來，摩擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差。所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)并非一定要追求高摩擦系數(shù)的材料。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)的制動(dòng)摩擦片材料在溫度低于 250℃時(shí)，保持摩擦系數(shù)=0.35～0.40 已無大問題。所選擇摩擦系數(shù)=0.40。
5）摩擦襯塊的工作面積及厚度
對(duì)于盤式制動(dòng)器襯塊工作面積A，推薦根據(jù)制動(dòng)襯塊單位面積占有的汽車質(zhì)量在范圍內(nèi)選。參考桑塔納2000轎車，工作面積選取，制動(dòng)襯塊厚度選取10mm。
3.2.4制動(dòng)器制動(dòng)力矩和制動(dòng)襯塊對(duì)制動(dòng)盤的壓力-
考慮到汽車在滿載情況下有著良好的制動(dòng)穩(wěn)定性，其表現(xiàn)為前輪先抱死，后輪后抱死。汽車制動(dòng)時(shí)前輪制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩與相應(yīng)車輪的附著力矩相等。
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P708公式
（3.7）
式中，——摩擦因數(shù)；
——單側(cè)制動(dòng)塊對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力；
——作用半徑。
因?yàn)闈M載時(shí)對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)性能要求更高，所以在計(jì)算制動(dòng)襯塊對(duì)制動(dòng)盤壓力時(shí)利用的前輪所需制動(dòng)力矩為滿載時(shí)的制動(dòng)力矩。
對(duì)于常見的具有扇形摩擦表面的襯塊，若其徑向?qū)挾炔皇呛艽?。在?shí)際計(jì)算中取制動(dòng)襯塊的平均半徑即可。
式中，各為摩擦襯塊的內(nèi)，外緣的半徑。
前輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為
所以
后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為
所以
3.3 制動(dòng)器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）制動(dòng)盤
制動(dòng)盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或用添加Cr或Ni等合金鑄鐵制成。本次設(shè)計(jì)采用的材料為HT250，外觀如圖3-3。
圖3-3 制動(dòng)盤
2）制動(dòng)鉗
制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵KTH370-12或球墨鑄鐵QT400-18制造，也有用輕合金制
造的，例如用鋁合金壓鑄，外觀如圖3-4。
圖 3-4 制動(dòng)鉗
3）摩擦材料
摩擦材料應(yīng)具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和良好的抗熱衰退性。不應(yīng)在溫度升到某一數(shù)值以后摩擦系數(shù)突然急劇下降，材料應(yīng)有好的耐磨性，低的吸水（油、制動(dòng)液）率，低的壓縮率、低的熱傳導(dǎo)率和低的熱膨脹率，高的抗壓、抗剪切、抗彎曲性能和耐沖擊性能，制動(dòng)時(shí)應(yīng)不產(chǎn)生噪聲、不產(chǎn)生不良?xì)馕丁?yīng)盡量采用污染小對(duì)人體無害的摩擦材料。當(dāng)前，制動(dòng)器廣泛采用模壓材料。本設(shè)計(jì)采用芳綸纖維。
4）制動(dòng)塊
制動(dòng)塊由背板和摩擦襯快組成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘結(jié)在一起。
4.液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇
根據(jù)制動(dòng)力原的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)以及伺服制動(dòng)三大類型。而力的傳遞方式又有機(jī)械式、液壓式、氣壓式和氣壓-液壓式的區(qū)別。
1） 簡(jiǎn)單制動(dòng)系
簡(jiǎn)單制動(dòng)系即人力制動(dòng)系，是靠司機(jī)作用于制動(dòng)塌板上或手柄上的力作為制動(dòng)力原。而傳力方式有、又有機(jī)械式和液壓式兩種。
機(jī)械式的靠桿系或鋼絲繩傳力，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，工作可靠，但機(jī)械效率低，因此僅用于中、小型汽車的駐車制動(dòng)裝置中。
液壓式的簡(jiǎn)單制動(dòng)系通常簡(jiǎn)稱為液壓制動(dòng)系，用于行車制動(dòng)裝置。其優(yōu)點(diǎn)是作用滯后時(shí)間短(0.1s～0.3s)，工作壓力大(可達(dá)10MPa～12MPa)，缸徑尺寸小，可布置在制動(dòng)器內(nèi)部作為制動(dòng)蹄的張開機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量小、造價(jià)低。但其有限的力傳動(dòng)比限制了它在汽車上的使用范圍。另外，液壓管路在過度受熱時(shí)會(huì)形成氣泡而影響傳輸，即產(chǎn)生所謂“汽阻”，使制動(dòng)效能降低甚至失效；而當(dāng)氣溫過低時(shí)(-25℃和更低時(shí))，由于制動(dòng)液的粘度增大，使工作的可靠性降低，以及當(dāng)有局部損壞時(shí)，使整個(gè)系統(tǒng)都不能繼續(xù)工作。液壓式簡(jiǎn)單制動(dòng)系曾廣泛用于轎車、輕型及以下的貨車和部分中型貨車上。但由于其操縱較沉重，不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車提高操縱輕便性的要求，故當(dāng)前僅多用于微型汽車上，在轎車和輕型汽車亡已極少采用。
2） 動(dòng)力制動(dòng)系
動(dòng)力制動(dòng)系是以發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力形成的氣壓或液壓勢(shì)能作為汽車制動(dòng)的全部力源進(jìn)行制動(dòng)，而司機(jī)作用于制動(dòng)踏板或手柄上的力僅用于對(duì)制動(dòng)回路中控制元件的操縱。在簡(jiǎn)單制動(dòng)系中的踏板力與其行程間的反比例關(guān)系在動(dòng)力制動(dòng)系中便不復(fù)存在，因此，此處的踏板力較小且可有適當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐?。?dòng)力制動(dòng)系有氣壓制動(dòng)系、氣頂液式制動(dòng)系和全液壓動(dòng)力制動(dòng)系3種。
①氣壓制動(dòng)系
氣壓制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系最常見的型式，由于可獲得較大的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，且主車與被拖的掛車以及汽車列車之間制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接和斷開均很方便，因此被廣泛用于總質(zhì)量為8t以上尤其是15t以上的載貨汽車、越野汽車和客車上。但氣壓制動(dòng)系必須采用空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣筒、制動(dòng)閥等裝置，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、輪廓尺寸大、造價(jià)高；管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時(shí)間較長(zhǎng)(0.3s～0.9s)，因此，當(dāng)制動(dòng)閥到制動(dòng)氣室和儲(chǔ)氣筒的距離較遠(yuǎn)時(shí)，有必要加設(shè)氣動(dòng)的第二級(jí)控制元件——繼動(dòng)閥(即加速閥)以及快放閥；管路工作壓力較低(一般為0.5MPa～0.7MPa)，因而制動(dòng)氣室的直徑大，只能置于制動(dòng)器之外，再通過桿件及凸輪或楔塊驅(qū)動(dòng)制動(dòng)蹄，使非簧載質(zhì)量增大；另外，制動(dòng)氣室排氣時(shí)也有較大噪聲。
②氣頂液式制動(dòng)系
氣頂液式制動(dòng)系是動(dòng)力制動(dòng)系的另一種型式，即利用氣壓系統(tǒng)作為普通的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主缸的驅(qū)動(dòng)力源的一種制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它兼有液壓制動(dòng)和氣壓制動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)。由于其氣壓系統(tǒng)的管路短，故作用滯后時(shí)間也較短。顯然，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、造價(jià)高，故主要用于重型汽車上，一部分總質(zhì)量為9t—11t的中型汽車上也有所采用。
③全液壓動(dòng)力制動(dòng)系
全液壓動(dòng)力制動(dòng)系除具有一般液壓制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有操縱輕便、制動(dòng)反應(yīng)快、制動(dòng)能力強(qiáng)、受氣阻影響較小、易于采用制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和防滑移裝置，及可與動(dòng)力轉(zhuǎn)向、液壓懸架、舉升機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備共用液壓泵和儲(chǔ)油罐等優(yōu)點(diǎn)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密件多，對(duì)系統(tǒng)的密封性要求也較高，故并未得到廣泛應(yīng)用，目前僅用于某些高級(jí)轎車、大型客車以及極少數(shù)的重型礦用自卸汽車上。
3） 伺服制動(dòng)系
伺服制動(dòng)系是在人力液壓制動(dòng)系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套出其他能源提供的助力裝置．使人力與動(dòng)力可兼用，即兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力作為制功能源的制動(dòng)系。在正常情況下，其輸出工作壓力主要出動(dòng)力伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，而在動(dòng)力伺服系統(tǒng)失效時(shí)，仍可全由人力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的制動(dòng)力。因此，在中級(jí)以上的轎車及輕、中型客、貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。
按伺服系統(tǒng)能源的不同，又有真空伺服制動(dòng)系、氣壓伺服制動(dòng)系和液壓伺服制動(dòng)系之分。其伺服能源分別為真空能(負(fù)氣壓能)、氣壓能和液壓能。
4.2 制動(dòng)管路的多回路系統(tǒng)
為了提高制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性，保證行車安全，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，即應(yīng)是雙回路系統(tǒng)，也就是說應(yīng)將汽車的全部行車制動(dòng)器的液壓或氣壓管路分成兩個(gè)或更多個(gè)相互獨(dú)立的回路，以便當(dāng)一個(gè)回路發(fā)生故障失效時(shí)，其他完好的回路仍能可靠地工作。
圖4-1雙軸汽車的液壓式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的雙回路系統(tǒng)的五種分類方案
圖4-1（a）為前、后輪制動(dòng)管路各成獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即一軸對(duì)一軸的分路型式，簡(jiǎn)稱II型。其特點(diǎn)是管路布置最為簡(jiǎn)單，可與傳統(tǒng)的單輪缸(或單制動(dòng)氣室)鼓式制動(dòng)器相配合，成本較低。這種分路布置方案在各類汽車上均有采用，但在貨車上用得最廣泛。這一分路方案總后輪制動(dòng)管路失效，則一旦前輪制動(dòng)抱死就會(huì)失去轉(zhuǎn)彎制動(dòng)能力。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，當(dāng)前輪管路失效而僅由后輪制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)效能將明顯降低并小于正常情況下的一半，另外，由于后橋負(fù)荷小于前軸，則過大的踏板力會(huì)使后輪抱死而導(dǎo)致汽車甩尾。
圖4-1（b）后輪制功管路呈對(duì)角連接的兩個(gè)獨(dú)立的回路系統(tǒng)，即前軸的一側(cè)車輪制動(dòng)器與后橋的對(duì)側(cè)車輪制動(dòng)器同屬于一個(gè)回路，稱交叉型，簡(jiǎn)稱X型。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，一回路失效時(shí)仍能保持50％的制動(dòng)效能，并且制動(dòng)力的分配系數(shù)和同步附著系數(shù)沒有變化，保證了制動(dòng)時(shí)與整車負(fù)荷的適應(yīng)性。此時(shí)前、后各有一側(cè)車輪有制動(dòng)作用，使制動(dòng)力不對(duì)稱，導(dǎo)致前輪將朝制動(dòng)起作用車輪的一側(cè)繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車失去方向穩(wěn)定性。因此，采用這種分路力案的汽車，其主銷偏移距應(yīng)取負(fù)值(至20mm)，這樣，不平衡的制動(dòng)力使車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改善了汽車的方向穩(wěn)定性。
圖4-1（c）的每側(cè)前制動(dòng)器的半數(shù)輪缸與全部后制動(dòng)器輪缸構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的回路；而兩前制動(dòng)器的另半數(shù)輪缸構(gòu)成另一回路?？煽闯墒且惠S半對(duì)半個(gè)軸的分路形式，簡(jiǎn)稱HI型。
圖4-1（d）的兩個(gè)獨(dú)立的回路分別為兩側(cè)前輪制動(dòng)器的半數(shù)輪缸和一個(gè)后輪制動(dòng)器所組成，及半個(gè)軸與一輪對(duì)另半個(gè)軸與另一輪的形式，簡(jiǎn)稱LL型。
圖 4-1（e）的兩個(gè)獨(dú)立的回路君由每個(gè)前、后制動(dòng)器的半數(shù)缸所組成，即前、后半個(gè)軸對(duì)前、后半個(gè)軸的分路形式。簡(jiǎn)稱HH型。
綜上所述，最終選擇X型
4.3制動(dòng)輪缸直徑與工作容積的計(jì)算
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P724公式，制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)襯塊施加的力與輪缸直徑和制動(dòng)管路壓力的關(guān)系為
（4.1）
式中，應(yīng)取制動(dòng)盤所需的壓緊力；
制動(dòng)管路壓力一般不超過10～12，取。
輪缸直徑應(yīng)在GB7524-87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列中選取,具體為19mm、22mm、24mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm、40mm、45mm、50mm、55mm。因此取前輪制動(dòng)輪缸直徑為30mm、后制動(dòng)輪缸直徑為19mm。
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P725公式
（4.2）
式中，——一個(gè)輪缸活塞的直徑；
——輪缸活塞的數(shù)目；
——一個(gè)輪缸完全制動(dòng)時(shí)的行程：
初步設(shè)計(jì)時(shí)，一般取為2mm—2.5mm，此處取2mm。
得一個(gè)輪缸的工作容積
全部制動(dòng)輪缸的工作容積。
4.4 制動(dòng)主缸直徑與工作容積的計(jì)算
制動(dòng)主缸應(yīng)有的工作容積
（4.3）
式中，——全部輪缸的總的工作容積；
——制動(dòng)軟管在掖壓下變形而引起的容積增量。
制動(dòng)主缸的工作容積可取為。
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P725公式
（4.4）
式中，——主缸直徑 ；
——活塞行程。
=（0.8-1.2），取 =
輪缸直徑從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸中選取，取19mm。
4.5 制動(dòng)踏板力與踏板行程
4.5.1 制動(dòng)踏板力
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P725公式
（4.5）
式中，——制動(dòng)主缸活塞直徑；
P——制動(dòng)管路的液壓；
——制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，取=4。
——制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)及制動(dòng)主缸的機(jī)械效率，可取=0.85～0.95，取=0.9。
制動(dòng)踏板力應(yīng)滿足以下要求；最大踏板力為500N（轎車）或700N（貨車）。設(shè)計(jì)時(shí)踏板力可在200N-350N的范圍內(nèi)選取。
因得出的踏板力大于最大踏板力，此處需安裝真空助力器，
（4.6）
式中，——真空助力比，取3。=787/3=262N，所以符合要求。
4.5.2 制動(dòng)踏板行程
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P689公式
（4.7）
式中，——主缸推桿與活塞的間隙，一般取1.5～2mm；取=2mm；
——主缸活塞空行程，即主缸活塞由不工作的極限位置到使其皮碗完全封堵主缸上的旁通孔所經(jīng)過的行程；
踏板行程（計(jì)入襯片或襯塊的允許磨損量）對(duì)轎車最大應(yīng)不大于100-150mm，對(duì)貨車不大于180mm，符合設(shè)計(jì)要求。
5 制動(dòng)性能分析
5.1 制動(dòng)減速度與制動(dòng)距離
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P706
制動(dòng)系的制動(dòng)效果，可以用最大制動(dòng)減速度及最小制動(dòng)距離來評(píng)價(jià)。
假設(shè)汽車是在水平的，堅(jiān)硬的道路上行駛，并且不考慮路面附著條件，因此制動(dòng)力是由制動(dòng)器產(chǎn)生。此時(shí)
（5.1）
式中，——摩擦襯塊與制動(dòng)盤的間隙時(shí)間，取0.1s；
——制動(dòng)力增長(zhǎng)過程所需的時(shí)間，取0.2s;
——制動(dòng)時(shí)的汽車速度，速度取為較大值100km/h。
轎車的最大制動(dòng)距離為
所以符合要求。
5.2 制動(dòng)襯塊的磨損特性計(jì)算
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P706
制動(dòng)襯塊的磨損受溫度、摩擦力、滑磨速度、制動(dòng)鼓（制動(dòng)盤）的材質(zhì)及加工情況，以及襯片本身材質(zhì)等許多因素的影響，因此在理論上計(jì)算磨損性能極為困難。但試驗(yàn)表明，影響磨損的最重要的因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力。
從能量的觀點(diǎn)來說，汽車制動(dòng)過程即是將汽車的機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌倪^程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了汽車全部動(dòng)能耗散的任務(wù)。此時(shí)，由于制動(dòng)時(shí)間很短，實(shí)際上熱能還來不及逸散到大氣中就被制動(dòng)器所吸收，致使制動(dòng)器溫度升高。這就是所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷越大，則襯片（襯塊）的磨損越嚴(yán)重。對(duì)于盤式制動(dòng)器的襯塊，其單位面積上的能量負(fù)荷比鼓式制動(dòng)器襯片大許多倍，所以制動(dòng)盤的表面溫度比制動(dòng)鼓的高。
各種汽車的總質(zhì)量及其制動(dòng)襯塊的摩擦面積各不相同，因而有必要用一種相對(duì)的量作為評(píng)價(jià)能量負(fù)荷的指標(biāo)。目前，各國(guó)常用的指標(biāo)是比能量消散率，即單位時(shí)間內(nèi)襯塊單位摩擦面積耗散的能量，通常所用的計(jì)量單位為。比能量耗散率有時(shí)也稱為單位功負(fù)荷，或簡(jiǎn)稱能量負(fù)荷。
雙軸汽車的單個(gè)前輪及后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為
（5.2）
（5.3）
（5.4）
式中，——汽車總質(zhì)量；
——汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；
、——制動(dòng)初速度和終速度（）；
——制動(dòng)減速度（）；t為制動(dòng)時(shí)間；
、——前、后制動(dòng)襯片（襯塊）的摩擦面積；
——制動(dòng)力分配系數(shù)。
在緊急制動(dòng)到停車的情況下，，并可認(rèn)為，故
（5.5）
（5.6）
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推薦，計(jì)算時(shí)取減速度。制動(dòng)初速度：轎車用100km/h(27.8m/s)。轎車的盤式制動(dòng)器在同上的和的條件下，比能量耗散率應(yīng)不大于。比能量耗散率過高不僅引起襯片（襯塊）的加速磨損，且又可能使制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤更早發(fā)生龜裂。
盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于，故符合要求。
5.3 駐車制動(dòng)計(jì)算
圖 5-1 汽車停駐在上坡路時(shí)的受力情況
根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》P709公式與圖5-1所示的受力關(guān)系可得
（5.7）
同樣可求出汽車在下坡停駐時(shí)的后軸車輪的附著力為
（5.8）
根據(jù)后軸車輪的附著力與制動(dòng)力相等的條件可求得汽車在上坡和下坡上停駐時(shí)的坡度極限傾角，既有
（5.9）
求得汽車在上坡停駐時(shí)極限上坡傾角為
（5.10）
汽車在下坡停駐時(shí)極限上坡傾角為
（5.11）
一般要求各類汽車的最大停駐坡度不應(yīng)小于9°～11°。
所以符合要求。
結(jié)論
本次設(shè)計(jì)的組要內(nèi)容為浮鉗盤制動(dòng)器和制動(dòng)盤部分。整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)非常完善和成熟。對(duì)于專業(yè)方向?yàn)槭蜋C(jī)械的設(shè)計(jì)者來說有些部分理解起來還是有一定的難度，但是通過翻閱各類汽車制動(dòng)系相關(guān)書籍資料和積極向指導(dǎo)教師交流后順利完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。
在設(shè)計(jì)說明書中對(duì)幾個(gè)零部件的選擇原則、主要參數(shù)計(jì)算確定、設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了闡述，它們分別為：制動(dòng)盤、制動(dòng)塊及摩擦材料、制動(dòng)鉗、液壓缸等等。整個(gè)設(shè)計(jì)的主線為制動(dòng)器的制動(dòng)性能和工作可靠性，并按照這個(gè)主線來確定合理的方案。最終總結(jié)出本次設(shè)計(jì)的浮鉗盤制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)為：
1）結(jié)構(gòu)緊湊。因?yàn)閱位钊Y(jié)構(gòu)，活塞缸只安裝在制動(dòng)盤一側(cè)，大大降低的重量和體積。
2）熱穩(wěn)定性較好。制動(dòng)盤也設(shè)計(jì)成帶有散熱空的結(jié)構(gòu)，制動(dòng)鉗上表面也設(shè)計(jì)成有通孔以便散熱。
3）摩擦材料更換便利。只需把制動(dòng)鉗取出就可取出制動(dòng)襯塊。
4）制動(dòng)盤與制動(dòng)襯塊之間距離極小，這就意味著縮短了制動(dòng)延遲時(shí)間和制動(dòng)距離，提高安全性。
5）制動(dòng)盤的熱膨脹不會(huì)像制動(dòng)鼓熱膨脹那樣引起踏板行程損失。
因?yàn)閷?duì)汽車的知識(shí)掌握有限，所以整個(gè)設(shè)計(jì)還存在很多有待進(jìn)步的細(xì)節(jié)，這些問題需要進(jìn)一步地進(jìn)行思考改善。
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致謝
在不停的計(jì)算、討論、分析過程中就到了答辯的時(shí)間。回想起整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)日子，每天都是忙碌而充實(shí)的。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們的大學(xué)四年所學(xué)到的綜合知識(shí)的一次檢驗(yàn)。這次珍貴的經(jīng)歷不僅讓我更加鞏固了所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也學(xué)到了相關(guān)專業(yè)知識(shí)。為以后步入職場(chǎng)打下了良好的基礎(chǔ)。
感謝楊毅老師在整個(gè)過程中給予的耐心的輔導(dǎo)和積極的幫助，在這一學(xué)期的設(shè)計(jì)過程中楊毅老師傳授了很多關(guān)鍵知識(shí)和合理的方案。在此期間，老師提前發(fā)現(xiàn)到一些問題并給予提醒，這幫助我縮短了大量的工作時(shí)間。
各科老師們負(fù)責(zé)任的教書態(tài)度以及辛勤的備課都使我掌握到很多專業(yè)知識(shí)，借此機(jī)會(huì)向他們表達(dá)我本人的崇高的敬意。向在設(shè)計(jì)中提出很多重要建議的同學(xué)們表示感謝。